一種結(jié)構(gòu)緊湊的全固態(tài)混頻激光器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及激光器技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種全固態(tài)混頻激光器，具有結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)。
【背景技術(shù)】
[0002]全固態(tài)激光器(D1de Pumped solid state Laser，DPL)是以半導(dǎo)體激光器(Laser d1de，LD)作為泵浦源的固體激光器，相對于只要求工作物質(zhì)為固體激光材料的傳統(tǒng)固體激光器，DPL的激光工作物質(zhì)、激勵源等部分均由固體物質(zhì)構(gòu)成，它集中了傳統(tǒng)固體激光器和半導(dǎo)體激光器的優(yōu)勢于一身，具有體積小、重量輕、效率高、性能穩(wěn)定、可靠性好、壽命長、易操作、運(yùn)轉(zhuǎn)靈便(連續(xù)/重復(fù)率/長/短脈沖)、易智能化、無污染等優(yōu)點(diǎn)，成為目前最具潛力的新一代激光源之一。光線混頻是指兩束或兩束以上不同頻率的單色強(qiáng)光同時入射到非線性介質(zhì)后，通過介質(zhì)的兩次或更高次非線性電極化系數(shù)的耦合，產(chǎn)生光學(xué)和頻與光學(xué)差頻光波的現(xiàn)象，是光的非線性轉(zhuǎn)換過程，常用于激光技術(shù)領(lǐng)域，例如混頻激光器。
[0003]目前的全固態(tài)混頻激光器，例如差頻激光器，需要兩路光，即泵浦光和信號光來產(chǎn)生差頻光，因此就同時需要一個產(chǎn)生泵浦光的激光器和另一個產(chǎn)生信號光的激光器，致使混頻激光器整體結(jié)構(gòu)過大，結(jié)構(gòu)也較為復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)緊湊的全固態(tài)混頻激光器。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案為:
[0006]一種結(jié)構(gòu)緊湊的全固態(tài)混頻激光器，包括泵浦光源、激光晶體、非線性轉(zhuǎn)換晶體和濾光片；所述泵浦光源為半導(dǎo)體激光器，其出射光具有低發(fā)散角；泵浦光源發(fā)出的泵浦光照射激光晶體一端，激發(fā)激光晶體發(fā)出被激發(fā)光；所述非線性轉(zhuǎn)換晶體為周期性極化的晶體；被激發(fā)光和透射泵浦光自激光晶體另一端一同耦合入所述非線性轉(zhuǎn)換晶體；非線性轉(zhuǎn)換晶體出射的混頻光透過所述濾光片出射；所述激光晶體接近泵浦光的端面覆有對泵浦光高透、對被激發(fā)光高反的膜，其與非線性轉(zhuǎn)換晶體相鄰的另一端面覆有對所述混頻光高反的膜。
[0007]優(yōu)選的，設(shè)置多個激光晶體，每個激光晶體具有不同激發(fā)波長；泵浦光源數(shù)量等于或少于所述激光晶體數(shù)量，一個泵浦光源發(fā)出的泵浦光入射一個或多個激光晶體。
[0008]優(yōu)選的，泵浦光源與激光晶體一一對應(yīng)，每個激光晶體的被激發(fā)光和透射泵浦光均通過合束鏡合為一束。
[0009]優(yōu)選的，泵浦光通過分束器分束，每束泵浦光照射一個激光晶體，每個激光晶體的被激發(fā)光和透射泵浦光均通過合束鏡合為一束。
[0010]優(yōu)選的，多個激光晶體順次排列于同一泵浦光源光路中，透射的泵浦光和所有被激發(fā)光自最末端激光晶體合為一束出射。
[0011]優(yōu)選的，所述導(dǎo)體激光器不局限于單模半導(dǎo)體激光器、多模半導(dǎo)體激光器或鎖模半導(dǎo)體激光器；也不局限于連續(xù)激光器或脈沖激光器；。
[0012]優(yōu)選的，所述激光晶體不局限為Yb:FAP(摻鐿氟磷酸鈣)、Yb:SFAP(摻鐿氟磷酸鍶)、Nd = YVO4(摻釹釩酸釔)、Nd:SVAP(摻釹氟釩酸鈕)、Nd:YLF(摻釹氟化鋰釔)、Nd:YAP(摻釹鋁酸釔)或其它任何激光晶體，使用多個激光晶體時可根據(jù)需要自由選擇不同的材質(zhì)。
[0013]優(yōu)選的，所述非線性轉(zhuǎn)換晶體不局限于周期性極化的LiNb03(鈮酸鋰)晶體，即PPLN(Per1dically Poled Lithium N1bate，PPLN)晶體，各種周期性極化的晶體都可滿足需要。
[0014]本實(shí)用新型技術(shù)方案采用低發(fā)散角半導(dǎo)體激光器作為泵浦源，激發(fā)激光晶體產(chǎn)生另外一個波段的被激發(fā)光，激光晶體對泵浦光并不完全吸收，未被完全吸收的泵浦光和被激發(fā)光一起耦合入一個周期性極化的非線性光學(xué)晶體中，通過非線性效應(yīng)而轉(zhuǎn)化為所需頻率激光輸出。
[0015]該技術(shù)方案省去了混頻所需的額外的信號光，使結(jié)構(gòu)更加簡單緊湊，方便縮小激光器體積，且更加便于調(diào)諧。
【附圖說明】
[0016]圖1為實(shí)施例1和2的混頻激光器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為實(shí)施例3的混頻激光器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3為實(shí)施例4的混頻激光器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4為實(shí)施例5的混頻激光器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]其中:
[0021]1,1-1.泵浦光源；2、2-1.激光晶體；3.PPLN晶體；4.濾光片；41.Ge濾光片；5.分束器；6.合束鏡；7.反射鏡。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下結(jié)合附圖通過實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明，以便更好地理解本實(shí)用新型。
[0023]實(shí)施例1
[0024]本實(shí)施例為中紅外差頻激光器。
[0025]如圖1所示是本實(shí)施例的基本結(jié)構(gòu)圖，此實(shí)施例以產(chǎn)生中紅外差頻光為例進(jìn)行說明。
[0026]半導(dǎo)體泵浦光源I發(fā)射波長為905nm，是由中科院長春光機(jī)所研制的光子晶體半導(dǎo)體激光器，激光輸出遠(yuǎn)場呈近圓斑分布，垂直(快軸)發(fā)散角6.5°，水平(慢軸)發(fā)散角7.1°，其輸出功率大于1W。激光晶體2為Yb = FAP晶體，其吸收峰在905nm附近，激發(fā)波長為1043nm，激光晶體2在靠近泵浦光端面上涂有905nm波長高透膜，對1043nm波長高反膜，在遠(yuǎn)離泵浦光端面涂有對6.84 μ m光高反膜。濾光4采用Ge (鍺)濾光片。
[0027]由于激光晶體2吸收部分泵浦光，部分905nm泵浦光和1043nm激發(fā)光一起透過激光晶體親合入PPLN晶體3中，通過準(zhǔn)相位匹配(Quas1-Phase-Matching，QPM)而獲得6.84 μ m波段的中紅外光。由于本實(shí)施例中采用QPM技術(shù)來獲得差頻光，而QPM技術(shù)對泵浦光和信號光的偏振態(tài)沒有要求，所以本實(shí)施例可以實(shí)現(xiàn)非線性轉(zhuǎn)換。通過PPLN晶體3之后出射6.84 μ m差頻光，以及未被完全轉(zhuǎn)換的1043nm和905nm光，通過Ge濾光片41可以濾掉1043nm和905nm光，從而只出射波長6.84 μ m的激光。
[0028]實(shí)施例2
[0029]本實(shí)施例為藍(lán)光和頻激光器。
[0030]本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1基本相同，通過改變PPLN晶體3的溫度，可以實(shí)現(xiàn)1043nm與905nm激光的和頻而輸出波長486nm的藍(lán)光。
[0031]實(shí)施例3
[0032]本實(shí)施例為中紅外雙波長差頻激光器。
[0033]如圖2所示，泵浦光還是使用實(shí)施例1中的泵浦光，與實(shí)施例1不同的是增加一路光，包括泵浦光源1-1和激光晶體2-1，激光晶體2-1使用Yb = SFAP晶體，激發(fā)波長為1047nm，激光晶體2_1在靠近泵浦光端面上涂有905nm波長高透膜，對1047nm波長高反膜，在遠(yuǎn)離泵浦光端面涂有對6.90 μ m光高反膜。
[0034]兩路光通過一個反射鏡7以及合束鏡6合為一束光耦合入PPLN晶體3中，其中激光晶體2出射的905nm激光與1043nm激光通過QPM而獲得6.84 μ m波段的中紅外光，而激光晶體2-1出射的905nm激光與1047nm激光通過QPM而獲得6.90 μ m波段的中紅外光，再通過Ge濾光片41可以濾掉1043nm、10474nm和905nm光，從而出射6.84 μ m和6.90 μ m的光。
[0035]實(shí)施例4
[0036]本實(shí)施例為中紅外雙波長差頻激光器。
[0037]如圖3所示，與實(shí)施例3不同的是，本實(shí)施例只采用一個半導(dǎo)體泵浦光源I，通過分束器5和反射鏡7把905nm的激光分為兩束，分別入射到激光晶體2 (Yb:FAP晶體)和激光晶體2-1 (Yb: SFAP晶體)。相比于實(shí)施例3結(jié)構(gòu)更加簡單。
[0038]實(shí)施例5
[0039]本實(shí)施例為中紅外雙波長差頻激光器。
[0040]如圖4所示，在本實(shí)施例中激光晶體2 (Yb:FAP晶體)和激光晶體2_1 (Yb: SFAP晶體)放置在同一直線上，相比于實(shí)施例4結(jié)構(gòu)更加緊湊。
[0041]激光晶體2-1在靠近泵浦光端面上涂有905nm波長高透膜，對1047nm波長高反膜；激光晶體2在靠近泵浦光端面上涂有905nm波長高透膜，對1047nm波長高透膜，對1043nm波長高反膜，在遠(yuǎn)離泵浦光端面涂有對6.90 μ m光和6.84 μ m高反膜。
[0042]本實(shí)用新型技術(shù)方案中，光學(xué)腔也并不局限于上述實(shí)施例中的直型腔，也可以是V字腔、L型腔或者其他任何形式的激光腔。其光學(xué)腔的部件也并不局限于實(shí)施例中的所述，根據(jù)實(shí)際的情況可以增加相應(yīng)的部件。
[0043]應(yīng)理解，上述實(shí)施例只為說明本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于供本領(lǐng)域技術(shù)人員了解本實(shí)用新型的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并非【具體實(shí)施方式】的窮舉，并不能以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本實(shí)用新型發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種結(jié)構(gòu)緊湊的全固態(tài)混頻激光器，包括泵浦光源(I ;1-1)、激光晶體(2;2-1)、非線性轉(zhuǎn)換晶體和濾光片(4);所述泵浦光源(I ;1_1)為半導(dǎo)體激光器，泵浦光源發(fā)出的泵浦光照射激光晶體一端，激發(fā)激光晶體發(fā)出被激發(fā)光；所述非線性轉(zhuǎn)換晶體為周期性極化的晶體，其特征在于: 所述半導(dǎo)體激光器出射光具有低發(fā)散角； 被激發(fā)光和透射泵浦光自激光晶體另一端一同耦合入所述非線性轉(zhuǎn)換晶體；非線性轉(zhuǎn)換晶體出射的混頻光透過所述濾光片(4)出射； 所述激光晶體(2 ;2-1)接近泵浦光的端面覆有對泵浦光高透、對被激發(fā)光高反的膜，其與非線性轉(zhuǎn)換晶體相鄰的另一端面覆有對所述混頻光高反的膜。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全固態(tài)混頻激光器，其特征在于:設(shè)置多個激光晶體(2;2-1)，每個激光晶體具有不同激發(fā)波長；泵浦光源數(shù)量等于或少于激光晶體數(shù)量，一個泵浦光源發(fā)出的泵浦光入射一個或多個激光晶體。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的全固態(tài)混頻激光器，其特征在于:泵浦光源與激光晶體一一對應(yīng)，每個激光晶體的被激發(fā)光和透射泵浦光均通過合束鏡合為一束。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的全固態(tài)混頻激光器，其特征在于:泵浦光通過分束器(5)分束，每束泵浦光照射一個激光晶體，每個激光晶體的被激發(fā)光和透射泵浦光均通過合束鏡(6)合為一束。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的全固態(tài)混頻激光器，其特征在于:多個激光晶體(2;2-1)順次排列于同一泵浦光源光路中，透射的泵浦光和所有被激發(fā)光自最末端激光晶體合為一束出射。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的全固態(tài)混頻激光器，其特征在于:所述導(dǎo)體激光器為單模半導(dǎo)體激光器、多模半導(dǎo)體激光器或鎖模半導(dǎo)體激光器，出射連續(xù)激光或脈沖激光。7.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的結(jié)構(gòu)緊湊的全固態(tài)混頻激光器，其特征在于:每個所述激光晶體(2 ;2-1)分別為 Yb:FAP、Yb:SFAP、Nd:YV04、Nd:SVAP、Nd:YLF 或 NchYAP 晶體。8.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的全固態(tài)混頻激光器，其特征在于:所述非線性轉(zhuǎn)換晶體為PPLN晶體(3)。
【專利摘要】一種結(jié)構(gòu)緊湊的全固態(tài)混頻激光器，包括泵浦光源、激光晶體、非線性轉(zhuǎn)換晶體和濾光片；所述泵浦光源為半導(dǎo)體激光器，泵浦光源發(fā)出的泵浦光照射激光晶體一端，激發(fā)激光晶體發(fā)出被激發(fā)光；所述非線性轉(zhuǎn)換晶體為周期性極化的晶體。本實(shí)用新型技術(shù)方案采用低發(fā)散角半導(dǎo)體激光器作為泵浦源，激發(fā)激光晶體產(chǎn)生另外一個波段的被激發(fā)光，激光晶體對泵浦光并不完全吸收，未被完全吸收的泵浦光和被激發(fā)光一起耦合入一個周期性極化的非線性光學(xué)晶體中，通過非線性效應(yīng)而轉(zhuǎn)化為所需頻率激光輸出。該技術(shù)方案省去了混頻所需的額外的信號光，使激光器整體結(jié)構(gòu)更加簡單緊湊，方便縮小體積和調(diào)諧。
【IPC分類】H01S3/108, H01S3/0941
【公開號】CN204651676
【申請?zhí)枴緾N201520258572
【發(fā)明人】王歡, 李建立, 田尚, 陳昱
【申請人】南京中科神光科技有限公司
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年4月25日